单片机硬件和软件延时、RTOS相对延时和绝对延时_freertos延时对串口发送的影响

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前不久有个读者在问关于延时的问题，大概就是问：软件延时和硬件延时是啥意思？做项目时他俩有什么区别？
今天就来讲讲关于硬件延时和软件延时的内容，以及它们的区别。

延时的种类很多，先给大家普及一下延时相关概念和分类。

指利用具有计数功能的硬件进行延时。

比如：定时器（Timer）、 实时时钟（RTC）、 系统滴答定时器（SysTick）等具有计数功能的硬件。

相对硬件延时而言，软件延时就是写一段软件代码，通过消耗CPU时间进行延时。

比如软件延时函数：

void Delay(uint32_t Cnt){  uint32_t i;
  while(Cnt--)  {    for(i=0; i<0x80000; i++);  }}

实际应用中，延时分阻塞和非阻塞延时。

指CPU一直停留阻塞，不去做其它事情，直到延时结束结束。

像上面那个软件延时（Delay）就是一个典型的阻塞延时，一直消耗CPU，直到延时结束。

指在延时期间，没有阻塞CPU，也就是说CPU在延时期间可以执行其它代码。

比如：利用定时器中断延时，只需要开启定时器，在中断（计数）到来之前，CPU可以执行其它代码。

a.利用定时器也能实现阻塞延时，比如STM32的HAL自带的阻塞延时：

__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay){  uint32_t tickstart = HAL_GetTick();  uint32_t wait = Delay;
  /* Add a freq to guarantee minimum wait */  if (wait < HAL_MAX_DELAY)  {    wait += (uint32_t)(uwTickFreq);  }
  while ((HAL_GetTick() - tickstart) < wait)  {  }}

b.利用RTOS自带的系统延时实现非阻塞延时，这个实现原理实际是利用了硬件延时（系统滴答定时器）。

当然，这个延时的原理（延时函数代码）相对比较复杂，对于普通用户只需要知道如何调用以及简单原理即可，感兴趣的老铁可以自行研究一下。

通常在一些RTOS的（Demo）例子的任务中都有系统延时，比如ucos非阻塞延时：

OSTimeDly(10);

再比如FreeRTOS非阻塞延时：

vTaskDelay(10);

关于RTOS的延时，这里额外拓展一下关于RTOS中的相对延时和绝对延时的内容，请移步至文章《RTOS中相对延时和绝对延时的区别》

通过以上分析，其实不难得出，硬件延时相对软件延时更普遍。

1.软件相对硬件延时精度更差；

2.软件延时为阻塞延时，硬件延时可阻塞，也可非阻赛延时；

3.硬件延时应用更灵活、更广泛；

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嵌入式软件代码中延时是很常见的，只是延时种类有很多，看你用什么延时。

**问题：**周期性（固定一个时间）去处理某一件事情。你会通过什么方式去实现？

比如：间隔10ms去采集传感器的数据，然后通过一种算法计算出一个结果，最后通过串口发送出去。

可能对于很多习惯裸机编程的读者，首先想到的是：利用定时器，定时10ms中断，在中断里面处理。
中断函数适合处理简单数据，不适合算法、通信等需要长时间占用CPU的处理。
对计时精度要求比较高的地方适合定时器，像本章节说的周期性采集传感器数据，要求不适合很高，那么就引入本文说的绝对延时。
在实时操作系统FreeRTOS任务中，利用vTaskDelayUntil绝对延时即可完美解决这个问题。

本文拿FreeRTOS中相对延时函数vTaskDelay，绝对延时函数vTaskDelayUntil来说明。

**相对延时：**指每次延时都是从执行函数vTaskDelay()开始，直到延时指定的时间（参数：滴答值）结束。

**绝对延时：**指每隔指定的时间（参数：滴答值），执行一次调用vTaskDelayUntil()函数的任务。

文字描述可能不够直观理解，下面章节结合代码例子、延时值（IO高低变化波形）、任务执行图来详细讲述一下他们的区别。